實(shí)時(shí)模擬計(jì)算器件AD538的原理及應(yīng)用

　　若在更寬的動(dòng)態(tài)范圍里工作，AD538作為乘法器和除法器有更詳細(xì)的誤差計(jì)算方法，誤差可看作三部分的和：(理想的)讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)，輸出偏移和VY/VX對(duì)數(shù)比例部分的輸入偏移。從表1可舉一個(gè)這種計(jì)算公式的應(yīng)用例子：當(dāng)AD538的VY=1V,VZ=100mV和VX=10mV時(shí)，最大誤差為讀入幅值的±500μV(1+100mV)/10mV×250μV的±2.0%，或輸入幅值的±250μV±27.5mV的±2.0%。這個(gè)例子說明了在非常低的輸入電平情況下，由于AD538的增益(VY+VZ)/VX的緣故，使得輸入偏移成為實(shí)際誤差的重要部分，不可忽略。

　　2.2 工作原理

　　圖2所示為AD538的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，圖3所示為其電路模型。由這兩圖可以看到，Vz和Vx的輸入直接與AD538的輸入對(duì)數(shù)比例放大器相連。這一部分的輸出電壓與(lnVZ-lnVX)成正比。對(duì)數(shù)比例放大器在13腳的輸出可以用下式來表示：

　　VB=KTln(Vx/Vx)/q

　　式中K=1.3806J/K，q=1.60219×10-19C，T是開氏溫度。若對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，且輸出能調(diào)整到理想電平，對(duì)數(shù)比例結(jié)構(gòu)這部分可以單獨(dú)使用。

　　一般情況下，對(duì)數(shù)比例部分的輸出應(yīng)直接與第二個(gè)功能--反對(duì)數(shù)部分連接，作為第二個(gè)功能塊的輸入。該功能塊執(zhí)行下式所示的反對(duì)數(shù)算法：

　　Vo=VY eVc·q/KT

　　同對(duì)數(shù)比例部分的電路一樣，用戶也可直接單獨(dú)使用反對(duì)數(shù)部分。當(dāng)使用兩部分時(shí)，第一部分的輸出B腳與第二部分的輸入連接，則AD538運(yùn)算器的轉(zhuǎn)換函數(shù)就可以用下式表示：

　　VO=VY e[(KT/q)(q/KT)Ln(Vz/Vx)]　;

　　VB=VC化簡后為：

　　VO=VY(Vz/Vx)

　　最后，通過外接電阻，可以控制對(duì)數(shù)比例部分輸出的增大或衰減，使Vz/Vx的值增大到它的m次方。不外接任何電阻時(shí)，m為1。AD538的轉(zhuǎn)換函數(shù)的最終表達(dá)式為：

　　VO=Y (Vz/VYx)m

　　這里0.2

　　當(dāng)AD538被用作模擬除法器時(shí)，VY的輸入可作為一個(gè)合適的比例因子去乘比值VZ/Vx。實(shí)際上，常把VY輸入信號(hào)的對(duì)數(shù)值加到C腳的信號(hào)上(其在對(duì)數(shù)域中)來獲得放大效果。